燃料电池是一种电化学设备，它直接、高效地将反应物的化学能转换为电能。一般而言，对发电来说，燃料电池只是一种能量转换设备。燃料电池的基本物理结构由一个电解质层组成。它的一边与一个多孔渗透的阳极相连，另一边与一个多孔渗透的阴极相连。下图所示为燃料电池的示意图，图中显示了反应物/生成物气体以及离子在燃料电池中的流动方向。

在一个典型的燃料电池中，气态燃料连续不断地输入阳极(负电极)，同时氧化剂(来自空气中的氧)连续不断地输入阴极(正电极)，在两个电极上发生电化学反应，产生电流。

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燃料电池系统的若干优点包括:

1、在工作效率方面，燃料电池具有很好的潜力，它与系统规模没有密切关系；

2、在系统设计方面，燃料电池可以方便地实现升级；

3、在燃料资源方面，有众多类型的潜在燃料可供燃料电池使用；

4、在温室排放方面，燃料电池为零或几乎为零；

5、在组成部件方面，燃料电池没有移动部件(在一些燃料电池设备分系统中的泵或压缩机除外)，这使得它可以安静、无振动、高可靠地工作；

6、在再充电(recharge)方面，与普通电池相比，燃料电池提供了接近即时的再充电性能。

所有的燃料电池系统普遍存在的局限性包括：

1、高效费比的、大批量的纯氢储存和供应技术；

2、如果不使用纯的燃料，那么需要考虑燃料重整技术；

3、如果使用纯氢之外的其他燃料，那么因催化剂退化和电极中毒，燃料电池的性能会随时间逐步下降。

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